馬睿+顏亞男

摘要： 當前國內不少天然氣凈化企業(yè)的能耗管理水平還處于傳統(tǒng)的人工抄表階段，監(jiān)控力度有限，能源損耗大，針對這種落后的能耗管理現狀，并結合當前的信息化技術設計了一套天然氣凈化過程中電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過智能電力數據采集設備和網絡傳輸技術實現天然氣凈化過程中各項電耗數據的實時采集和電耗裝置的遠程控制。重點闡述了天然氣凈化過程中電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案，該實時監(jiān)測系統(tǒng)能及時獲得天然氣凈化過程中各種裝置設備的電耗數據，實現對天然氣凈化生產中裝置設備的電耗狀態(tài)的實時監(jiān)測，為天然氣凈化行業(yè)的電耗管控和電耗優(yōu)化提供數據支撐和決策支持。

Abstract： The current domestic energe consumption management level of many natural gas purification enterprise is still in the stage of traditional manual meter reading， and monitoring efforts are limited， large energy loss， according to the present situation of energy management of this backward， and design a set of natural gas purification power consumption real-time monitoring system in the process combinating information technology at present， the system get the implementation of the power consumption data of real-time acquisition and the remote control of power device in the process of purificating natural gas through intelligent power data acquisition equipment and network transmission technology. Design focuses on the power consumption real-time monitoring system of natural gas purification process， this real-time monitoring system can timely access to power consumption data of natural gas purification process in a variety of devices， achieving real-time monitoring to the state of purification equipment in purificating natural gas， providing data support and decision support for the power consumption control and optimization of the natural gas purification industry.

關鍵詞： 天然氣凈化；電耗；實時監(jiān)測系統(tǒng)；智能電力數據采集

Key words： natural gas purification；power consumption；real-time observation system；intelligent power data acquisition

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）01-0134-03

0 引言

當前信息化技術和工業(yè)智能化高速發(fā)展，但是不少企業(yè)的信息化建設依然滯后。有人采用灰色關聯分析法分析了一次能源消費與國民經濟發(fā)展的關系，認為與國民經濟發(fā)展關系最大的是石油，其次為電力，最后是煤炭[1]。當前關于能效管理的研究領域也較多，但總體上以提高能源使用效率和用戶的設備管理效率為主[2]。天然氣凈化企業(yè)是屬于高耗能的企業(yè)，耗能主要表現在水、電、氣三方面。隨著國家節(jié)能減排政策的推進，很多企業(yè)和單位都建立了相關的能耗運行管理制度。先進的能耗管理既能幫助工業(yè)用戶掌握自身電力設備的運行狀況，又能監(jiān)測生產過程中的電力使用分布情況，使得用戶可以及時更換高耗能低效率的設備以及調整生產過程中不合理的方案，使整個系統(tǒng)高效經濟地運行，為用電單位能源網絡的設計、優(yōu)化、改造提供全面的基礎數據和分析數據，為企業(yè)的安全、可靠、高效地用電提供全面的科學指導[3]。在線監(jiān)測主要是通過在工作流程或業(yè)務流程的關鍵點上安裝監(jiān)測儀器，采集所需監(jiān)測的數據并實時發(fā)送到接收終端的過程。在線監(jiān)測業(yè)務就是對監(jiān)測過程中實時采集到的相關數據進行分析，了解運行情況，為改進生產流程和業(yè)務及提高企業(yè)管理水平提供幫助。當前能耗監(jiān)測技術正向著信息化、智能化的方向發(fā)展，但是不少天然氣凈化企業(yè)的能耗管理水平還處于傳統(tǒng)的人工抄表階段，監(jiān)控力度有限，能源損耗大。

本文設計了一套天然氣凈化行業(yè)電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過智能電力數據采集設備和有線網絡傳輸技術實現天然氣凈化過程中電耗數據的實時采集和電耗裝置的遠程實時監(jiān)控。

1 系統(tǒng)需求分析

設計天然氣凈化行業(yè)電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)的目的是為了通過利用該系統(tǒng)實現天然氣凈化行業(yè)電耗能效數據的實時監(jiān)控，節(jié)約企業(yè)電力資源，降低企業(yè)生產成本，提高企業(yè)能源優(yōu)化水平和管理水平。

1.1 系統(tǒng)業(yè)務需求

通過對天然氣凈化行業(yè)業(yè)務需求的調研，總結電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)的業(yè)務需求如下：endprint

本系統(tǒng)采用B/S模式，服務器端支持實時數據庫和關系數據庫，在各個電耗裝置設備單元建立電耗監(jiān)測點，通過有線網絡傳輸方式將采集到的數據發(fā)送到實時數據庫，本在線監(jiān)測系統(tǒng)集監(jiān)測數據實時采集與傳輸、存儲、全天24小時不間斷的實時監(jiān)控、實時數據轉換成關系數據、數據處理與分析統(tǒng)計、電耗異常情況報警等諸多業(yè)務功能于一體。電耗監(jiān)控人員利用該系統(tǒng)可以在線實時監(jiān)測生產作業(yè)區(qū)內各種電耗裝置設備的電耗狀況，當電耗裝置設備處于非正常工作狀態(tài)時，針對異常情況及時向監(jiān)控人員發(fā)出警報提醒信息。同時還可以對所監(jiān)測設備的電耗情況進行各種分析，包括總體耗電情況分析、裝置設備單元電耗分析、各種設備的電耗占比分析、同一設備歷年電耗情況對比分析、同期比分析、環(huán)比分析等。

總之，該系統(tǒng)可以為電耗監(jiān)控人員以最快的速度及時發(fā)現并處理相關情況提供技術支持，為企業(yè)電耗監(jiān)管決策提供有力的數據支撐，大幅提高天然氣凈化企業(yè)電耗監(jiān)管水平，從而達到節(jié)能減排的目標，提升企業(yè)生產的經濟效益。

1.2 系統(tǒng)性能需求

響應快：系統(tǒng)響應速度快，能夠在規(guī)定的響應時間內實時迅速地發(fā)送出被監(jiān)測到的實時數據。

容量大：由于電耗裝置設備多，采集時間密度大，需要存儲的實時數據量非常大，因此需要提供足夠大的存儲空間來滿足海量數據的存儲要求。

多樣化：這里的多樣化是指所采集的指標參數多樣化，實時采集的參數包括：電壓、電流、零序電流、功率因數、有功功率、無功功率、日歷時鐘等。

2 系統(tǒng)總體設計

每個電耗裝置單元安裝智能電表，通過智能電力數據采集設備實時采集電耗裝置單元的電壓、電流、功率和用電量等基礎數據，通過有線網絡將這些采集到的數據傳送實時數據庫，然后經過總線連接到中控室的監(jiān)控主機，用戶在中控室里即可實時監(jiān)控到天然氣凈化生產過程中各電耗裝置設備單元的的電耗狀況，實現生產管理的智能化。

2.1 系統(tǒng)設計原則

正文內容為了保障天然氣凈化電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)能有效地運行，在設計系統(tǒng)時必須遵循以下基本原則：

規(guī)范性原則：為滿足國家對電力能效監(jiān)測系統(tǒng)的技術規(guī)范、安全規(guī)范及相關行業(yè)規(guī)范等，系統(tǒng)架構設計各部分內容，應遵循相關規(guī)范。

實用性原則：堅持實用性原則，在實用的基礎上考慮先進性和前瞻性，切實滿足實際工作需求。

靈活性原則：便于與企業(yè)內部其它統(tǒng)建系統(tǒng)進行高度統(tǒng)一對接。

可擴展性原則：系統(tǒng)應采用柔性設計，擁有良好的可擴展性，具備業(yè)務處理的靈活配置力，能隨著業(yè)務需求變化靈活調整與擴展。隨著生產規(guī)模的增大，監(jiān)控范圍的擴增，數據采集點的增加，系統(tǒng)只需要做很小的修改就可以適應擴大生產規(guī)模后的實時監(jiān)測需求。

可靠性原則：系統(tǒng)應滿足應用時可靠運行的要求，系統(tǒng)關鍵環(huán)節(jié)軟硬件資源設計采用高可靠性方案，保證系統(tǒng)運行時高度可靠。

安全性原則：結合天然氣凈化耗電實時監(jiān)測系統(tǒng)業(yè)務應用的特點，采用相關安全機制和技術手段保障系統(tǒng)的網絡安全、數據安全、物理安全。

2.2 系統(tǒng)整體架構

正文內容電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)采用三層架構，即數據采集層、網絡傳輸層、站控管理層。系統(tǒng)架構如圖1所示。

數據采集層：將采集到的數據轉換為可以被安全傳輸至實時數據庫的格式，并實時地發(fā)送采集到的數據。

網絡傳輸層：采集完數據并且對數據進行格式化后，采用有線傳輸方式，將格式化后的數據傳送到實時數據庫。

站控管理層：在實時數據庫的支撐下，數據按照一定規(guī)則轉換到關系數據庫，用戶根據不同的業(yè)務需要，可以選擇訪問實時數據庫或者關系數據庫，實現對電耗裝置設備電耗情況的實時監(jiān)控。

2.3 系統(tǒng)功能模塊

基本信息管理：對電耗計量器具和電耗裝置設備的基本信息進行采集和管理。

電耗數據監(jiān)測：在線實時監(jiān)測作業(yè)內各種電耗設備的電耗狀況，根據采集回來的數據選擇時間和設備編號名稱就可以對各種設備的電耗數據進行在線監(jiān)控。通過對各電耗裝置設備的用電情況進行在線實時監(jiān)測，用戶可以實時了解天然氣凈化生產過程中各電耗裝置設備的耗電情況。在實時監(jiān)控的基礎上，提供部分節(jié)能優(yōu)化方案輔助業(yè)務人員決策，尤其是重點電耗設備的參數優(yōu)化等。

電耗統(tǒng)計分析：在數據入庫前提下，實現權限用戶對能耗相關數據的檢索查詢。支持按照生產單位、生產部、作業(yè)區(qū)、耗電設備類別、時間（周期）、節(jié)能資料類別等方式進行查詢，以電耗計量網絡圖和表格的方式顯示查詢結果， 并實現數據下鉆查詢?yōu)g覽，以及常規(guī)表格化數據導出。同時提供電耗數據多種指標的統(tǒng)計分析（生產單位、非生產單位分別統(tǒng)計），內容包括包括總體耗電情況分析、裝置設備單元電耗分析、各種設備的電耗占比分析、重點耗電系統(tǒng)和站庫指標綜合分析以及指標異常分析、同一設備歷年電耗情況對比分析、同期比分析、環(huán)比分析等，并通過圖表相結合的方式展示給用戶。

電耗預警：實時監(jiān)測各電耗裝置設備是否處于正常工作狀態(tài)，針對異常情況及時向用戶發(fā)出警報提醒信息。

用戶管理：對系統(tǒng)的用戶信息進行管理。

3 系統(tǒng)安全分析

根據天然氣凈化行業(yè)的生產工藝特性可知，整個生產工藝流程具有壓力高、溫度高，時常伴有可燃氣體泄漏，易發(fā)生火災爆炸等事故，因此在天然氣凈化廠區(qū)嚴格禁止使用無線傳輸設備，以免造成安全事故。為了在保障生產安全的同時也保證網絡安全，整個廠區(qū)內全部采用有線網絡傳輸方式進行實時數據的傳輸。同時為了防止廠區(qū)數據庫服務器遭受到外圍攻擊和破壞，在數據庫服務器和用戶主機之間設置防火墻，確保實時監(jiān)測系統(tǒng)服務器的安全運行和數據安全。

4 結語

綜上所述，本文重點對天然氣凈化行業(yè)電耗實時監(jiān)測系統(tǒng)的業(yè)務需求進行了描述，然后對系統(tǒng)架構、功能模塊進行了設計，最后對系統(tǒng)的安全性進行了分析。通過該系統(tǒng)可以對天然氣凈化生產過程中各種電耗裝置設備單元的電耗狀態(tài)進行實時監(jiān)控，實時掌握廠區(qū)的能耗情況；對利用智能電力數據采集設備采集到的電耗基礎數據進行計算分析，深度了解天然氣凈化工藝流程的能耗水平，為企業(yè)節(jié)電診斷和電耗管理決策提供數據支撐。進而提高用電效能，節(jié)省生產成本，提升企業(yè)節(jié)能管控效益。目前依然還是處于人工在線監(jiān)測階段，沒有實現機器智能化監(jiān)測，下一步將考慮結合大數據和人工智能進行更深入研究。

參考文獻：

[1]熊華文，郁聰. 建設p能型社會面臨的問題及對策[J]. 宏觀經濟管理，2006（3）：31-33.

[2]張曦.大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)[D].成都電子科技大學，2011：45-55.

[3]李妙.我國能源消費結構調整的問題與對策[[J].企業(yè)家天地，2011（9）：16-17.endprint